Energy harvesting methods for wireless sensor nodes in heavy-duty vehicles

The number of autonomous wireless sensor and control nodes has been increasing rapidly during the last decade. Until recently, these wireless nodes have been powered with batteries, which have lead to a short life cycle and high maintenance need. Due to these battery-related problems, new energy sources have been studied to power wireless nodes. One solution is energy harvesting, i.e. extracting energy from the ambient environment. Energy harvesting can provide a long-lasting power source for sensor nodes, with no need for maintenance. In this thesis, various energy harvesting technologies are studied whilst focusing on the theory of each technology and the state-of-the-art solutions of published studies and commercial solutions. In addition to energy harvesting, energy storage and energy management solutions are also studied as a subsystem of a whole energy source solution. Wireless nodes are also used in heavy-duty vehicles. Therefore a reliable, long-lasting and maintenance-free power source is also needed in this kind of environment. A forestry harvester has been used as a case study to study the feasibility of energy harvesting in a forestry harvester’s sliding boom. The energy harvester should be able to produce few milliwatts to power the target system, an independent limit switch.

A pH optode based on thymol blue: application to determination of CO2 using flow injection analysis system

An optode based on thymol blue (TB), an acid-based indicator, has been constructed and evaluated as a detector in FIA system for CO2 determination. The dye was chemically immobilised on the surface of a bifurcated glass optical fibre bundle, using silanisation in organic media. In FIA system, hydrogen carbonate or carbonate samples are injected in a buffer carrier solution, and then are mixed with phosphoric acid solution to generate CO2, which diffuses through a PTFE membrane, in order to be collected in an acceptor carrier fluid, pumped towards to detection cell, in which the optode was adapted. The proposed system presents two linear response ranges, from 1.0 x 10-3 to 1.0 x 10-2 mol l-1, and from 2.0 x 10-2 to 0.10 mol l-1. The sampling frequency was 11 sample h-1, with good repeatability (R.S.D < 4 %, n = 10). In flow conditions the optode lifetime was 170 h. The system was applied in the analysis of commercial mineral water and the results obtained in the hydrogen carbonate determination did not differ significantly from those obtained by potentiometry, at a confidence level of 95 %.

Determinação de amônia no ar utilizando um sensor piezelétrico de quartzo

Neste estudo, procurou-se desenvolver e avaliar filmes para a captação e quantificação de vapores de amônia no ar, através de um sensor piezelétrico de quartzo. Muitas substâncias e suas misturas, em diferentes proporções, foram investigadas como possíveis filmes captores. Em etapas seguintes, verificaram-se alguns parâmetros importantes como o efeito da vazão do poluente, da temperatura de trabalho e da massa da película, otimizando-se as condições experimentais para a montagem do método. Concluiu-se que o filme mais promissor, sob as condições ajustadas, seria uma mistura 2:1 (v/v) de solução comercial (A) de ácido glicólico (70 % m/m) em água, adicionada a tetrakis(hidroxietil)etilenodiamina - THEED (3:4 v/v), com uma solução saturada (B) de ácido tânico em acetona. Estudos de repetibilidade, do tempo de contacto (poluente-sensor) e de alguns possíveis interferentes completaram os trabalhos. As curvas analíticas resultantes mostraram faixas lineares na região de trabalho (2,0 a 11 ppm v ou 1,4 a 7,7 mg/m³ de NH3), para quatro diferentes tempos de exposição (0,5; 1; 2 e 3 min), com coeficientes de correlação (r) variando entre 0,9994 e 0,9980, e respectivas sensibilidades de 13,5 a 42,0 Hz / ppm v.

Efeitos de meio de cultura, fontes de carbono e nitrogênio, pH e regime luminoso no crescimento de Mycosphaerella musicola

Este trabalho objetivou o estabelecimento de condições favoráveis ao crescimento micelial de M. musicola in vitro, pela avaliação em quatro experimentos, da influência de diferentes meios de cultura (BDA, BDA/IFB, V8, V8/IFB, V8/CaCO3 e V8/CaCO3/IFB); combinações de fontes de carbono (dextrose, maltose, sacarose e xilose) e nitrogênio (peptona, glicina, nitrato de potássio e de sódio); valores de pH (6,8; 6,4; 5,7 e 4,9) e regimes luminosos (escuro contínuo, alternância luminosa e claro contínuo). Observou-se um maior crescimento de M. musicola quando cultivado nos meios de cultura BDA/IFB, V8/IFB e BDA. As fontes de carbono sacarose, maltose e dextrose quando combinadas com a peptona como fonte de nitrogênio, promoveram um maior crescimento micelial de M. musicola. O meio de cultura BDA/IFB, com o valor final de pH ajustado para 5,7, em regime de escuro contínuo, apresentou-se como o melhor para o crescimento de M. musicola.

Desenvolvimento de Pantoea agglomerans em diversas temperaturas, pH e concentrações de carboxi-metil-celulose e o seu impacto no controle de Rosellinia necatrix

Rosellinia necatrix Prill induz a podridão branca da raiz da macieira, doença que causa severa perda em pomares localizados no sul do Brasil. O manejo da doença é principalmente preventivo e inclui o uso de porta-enxertos resistentes e a fumigação do solo. A proteção das mudas de macieiras antes do plantio com um isolado antagonista de Pantoea agglomerans foi recentemente proposto para reduzir a incidência da doença. Os objetivos desta pesquisa foram caracterizar o relacionamento entre o patógeno e a bactéria antagonista; a produção de metabólitos biológicamente ativos pelo isolado bacteriano e a sua ação sobre o patógeno; o efeito do pH, da temperatura e de carboxi-metil-celulose (CMC) sobre o crescimento do antagonista e do patógeno, isolados ou não e no controle da doença. Os resultados demonstraram que o crescimento de P. agglomerans foi maior em pH 5,5 e 6,0 e nas temperaturas de 20 °C e 30 °C. O crescimento micelial de R. necatrix foi inibido em meio de cultura e previamente colonizado pelo antagonista e com CMC nas concentrações de 0,25 e 0,5 %. A proteção das macieiras da infecção por R. necatrix foi observada quando utilizadas as concentrações de 10(7); 10(8) e 10(9) cel/mL e nas diferentes concentrações de CMC. Maior desenvolvimento radicular das macieiras foi constatado em todas as concentrações de CMC quando usada a concentração de 10(9) cel/mL. A formulação de P. agglomerans com CMC tornará possível a incorporação desta estratégia de controle ao manejo integrado da podridão branca das raízes da macieira no Sul do Brasil.

Efeito do pH do solo em diferentes níveis de concentração de inóculo no controle de Plasmodiophora brassicae

A hérnia das crucíferas causada por Plasmodiophora brassicae é uma das mais importantes doenças no cultivo de espécies de Brassicas no Brasil. Nos Municípios da Região Metropolitana de Curitiba, PR a maioria dos solos está contaminada pelo patógeno Plasmodiophora brassicae agente causal da hérnia das crucíferas, inviabilizando o cultivo de espécies de Brassicas em diversas propriedades. A calagem utilizada para elevar o pH do solo é uma das medidas de controle mais indicadas. Diante disso, o objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito do pH do solo em diferentes concentrações de inóculo, no controle de P. brassicae. Foram utilizados quatro níveis de pH do solo: 4,3; 5,5; 6,2 e 7,3 e três concentrações de inóculo:1.2 x 10(7) ; 2.5 x 10(7); e 5 x 10(7) esporos.mL-1 e testemunha não inoculada. A suspensão de esporos foi obtida a partir de raízes de couve-chinesa com sintomas de hérnias e adicionado no colo das plantas, por ocasião do transplante das mudas de couve-chinesa (Brassica rapa var. pekinensis), para os vasos. Aos 45 dias após a inoculação, foram realizadas as avaliações. O efeito do pH sobre a severidade da doença foi mais expressivo em concentrações médias de inóculo (1.2 x 10(7) a 2.5 x 10(7) esporos.mL-1). Em concentrações elevadas de inóculo, a severidade da doença foi reduzida em pH do solo de 6.2 e 7.3. O melhor desenvolvimento das plantas, quantificado pelo acúmulo de massa seca foliar foi obtido nos tratamentos onde o solo apresentou pH 6,2 e 7,3 e com a menor concentração de inóculo.

Influence of substrates, light, filter paper and pH on the sporulation of Cercospora sojina

Fungi require special substrates for their isolation, vegetative growth and sporulation. In experiments conducted in the laboratory, the influence of substrates, light, filter paper and pH on the sporulation of Cercospora sojina conidia, the causal agent of soybean frogeye leaf spot, was assessed. The media potato sucrose agar, V-8 agar, tomato extract agar, soybean leaf extract agar, soybean seed extract agar, soybean meal agar, soybean flour agar and wheat flour agar were tested, added on the surface, with and without filter paper and under two light regimes, with 12 h light at 25°± 2°C and in the dark. A triple factorial 8x2x2 (substrates x light/dark x with/without filter paper) design with four replicates was used. V-8 agar medium was employed and the pH was adjusted with HCl 0.1N or NaOH 0.1N before autoclaving to the values: 3, 4, 5, 6, 7 and 8, and the pH of V-8 agar medium is 6.7. The evaluation was done on the seventh day of incubation. Data underwent regression analysis. Sporulation was maximized on the agar media V-8, seed extract, oat flour, tomato extract, and potato sucrose in the presence of filter paper and 12h light. On V-8 medium, maximal sporulation was obtained with pH 6.7.

The Cellular Oxygen Sensor PHD2 in Cancer Growth

Adequate supply of oxygen is essential for the survival of multicellular organisms. However, in several conditions the supply of oxygen can be disturbed and the tissue oxygenation is compromised. This condition is termed hypoxia. Oxygen homeostasis is maintained by the regulation of both the use and delivery of oxygen through complex, sensitive and cell-type specific transcriptional responses to hypoxia. This is mainly achieved by one master regulator, a transcription factor called hypoxiainducible factor 1 (HIF-1). The amount of HIF-1 is under tight oxygen-dependent control by a family of oxygen-dependent prolyl hydroxylase domain proteins (PHDs) that function as the cellular oxygen sensors. Three family members (PHD1-3) are known to regulate HIF of which the PHD2 isoform is thought to be the main regulator of HIF-1. The supply of oxygen can be disturbed in pathophysiological conditions, such as ischemic disorders and cancer. Cancer cells in the hypoxic parts of the tumors exploit the ability of HIF-1 to turn on the mechanisms for their survival, resistance to treatment, and escape from the oxygen- and nutrient-deprived environment. In this study, the expression and regulation of PHD2 were studied in normal and cancerous tissues, and its significance in tumor growth. The results show that the expression of PHD2 is induced in hypoxic cells. It is overexpressed in head and neck squamous cell carcinomas and colon adenocarcinomas. Although PHD2 normally resides in the cytoplasm, nuclear translocation of PHD2 was also seen in a subset of tumor cells. Together with the overexpression, the nuclear localization correlated with the aggressiveness of the tumors. The nuclear localization of PHD2 caused an increase in the anchorage-independent growth of cancer cells. This study provides information on the role of PHD2, the main regulator of HIF expression, in cancer progression. This knowledge may prove to be valuable in targeting the HIF pathway in cancer treatment.

Implementing gateway monitoring service for infrastructure sensor networks

Wireless sensor networks and its applications have been widely researched and implemented in both commercial and non commercial areas. The usage of wireless sensor network has developed its market from military usage to daily use of human livings. Wireless sensor network applications from monitoring prospect are used in home monitoring, farm fields and habitant monitoring to buildings structural monitoring. As the usage boundaries of wireless sensor networks and its applications are emerging there are definite ongoing research, such as lifetime for wireless sensor network, security of sensor nodes and expanding the applications with modern day scenarios of applications as web services. The main focus in this thesis work is to study and implement monitoring application for infrastructure based sensor network and expand its usability as web service to facilitate mobile clients. The developed application is implemented for wireless sensor nodes information collection and monitoring purpose enabling home or office environment remote monitoring for a user.

Efeito da variação do ph e da temperatura de síntese no desempenho de adesivos à base de creosoto vegetal desmetilado-formaldeído

O objetivo deste trabalho foi a produção de adesivos para madeira a partir de creosoto desmetilado. Para isto, foram sintetizadas diferentes formulações de adesivos para madeira a partir de creosoto desmetilado e paraformaldeído, variando-se o pH inicial da formulação (12,00, 12,25, 12,50, 12,75, 13,00, 13,25 e 13,50) e a temperatura de síntese (60 e 70 °C), para possibilitar a verificação dos melhores pHs e da melhor temperatura para elaboração do adesivo. Foi verificado, por meio da avaliação do gel time, que a melhor temperatura de síntese foi 70 °C. Foram realizadas, então, análises por DSC (calorimetria diferencial exploratória), para obtenção dos parâmetros cinéticos e caracterização das formulações adesivas de creosoto desmetilado sintetizadas a 70 °C. Os adesivos foram utilizados para colagem, a quente (160 °C) e sob pressão (12 kgf/cm²), de lâminas de Araucaria angustifolia. Após a colagem, foram realizados os ensaios de resistência mecânica ao cisalhamento por tração, para condição seca e úmida. Verificou-se que a resistência da linha de cola e a porcentagem de falha na madeira para os adesivos de creosoto desmetilado sintetizados a 70 °C foram inferiores às do adesivo de fenol-formaldeído sintetizado em laboratório, que foi utilizado como padrão.

Tratamento de ruídos e caracterização de fisionomias do Cerrado utilizando séries temporais do sensor MODIS

O Cerrado é formado por um mosaico de fisionomias campestres, savânicas e florestais que possuem um típico ciclo fenológico. Nesse contexto, os dados do MODIS fornecem medidas diárias que permitem monitorar a sazonal fenologia da vegetação. O objetivo deste trabalho foi caracterizar formações savânicas, formações florestais e áreas de cerrado convertido pela ação antrópica, utilizando séries temporais de NDVI e EVI do sensor MODIS, após a suavização de ruídos. A metodologia adotada pode ser subdividida nos seguintes passos: (a) confecção do cubo temporal com NDVI e EVI, onde o perfil em z corresponde à assinatura temporal, (b) tratamento do ruído e (c) detecção das assinaturas temporais. A Transformação pela Fração Mínima de Ruído (MNF) foi aplicada para suavizar ruídos contidos nas séries temporais. Os resultados indicaram que os valores de NDVI foram maiores que os valores de EVI e existiu relação com as estações do ano. As formações florestais foram as que apresentaram maiores valores de NDVI e EVI, possuindo ainda as menores variações entre as estações. As áreas convertidas apresentaram os menores valores dos dois índices, tendo grande queda em seus valores no início da estação seca, provavelmente por se tratar do período de colheita. O estudo concluiu que as séries temporais NDVI e EVI são úteis na diferenciação dos tipos de vegetação.

Uso do produto MOD13Q1 do sensor Modis para análise temporal e mapeamento das florestas nas Serras do Sudeste e Campanha Meridional do Rio Grande do Sul

Imagens NDVI (Índice de Vegetação por Diferença Normalizada) do sensor Modis foram utilizadas para mapear as classes de uso e cobertura da terra nas Serras do Sudeste e Campanha Meridional do Rio Grande do Sul. A metodologia compreendeu a elaboração de um banco de dados espaciais e a aplicação de técnicas de processamento digital (contraste linear, classificação digital e operações aritméticas) sobre imagens dos satélites Landsat e Terra de diversas datas. Os resultados indicaram que a cobertura florestal passou de 8,6% para 11,6% e 14,3% da área total da microrregião Serras do Sudeste, entre os anos 2000, 2004 e 2008. Na Campanha Meridional, a expansão da cobertura florestal passou de 11,1% para 11,2% e 11,5% da área total no mesmo período. Conclui-se que imagens MOD13Q1, de baixa resolução espacial (250 m), podem ser usadas em grandes áreas para mapear florestas e os demais temas adequadamente.

Electrical Equivalent Circuit for Dry Bacteriorhodopsin Sensor

Bacteriorhodopsin (BR) is a photosensitive protein which functions as a light-driven proton pump. Due to its photoactivity, BR could be used in photosensing and information processing which has inspired researchers to study the photoelectric response and the appropriate measurement instrumentation for BR. In this thesis, the measurement instrumentation connected to a dry BR sensor was confirmed to affect the photovoltage response measured by using voltage amplifiers. Changing of the input impedance of the measurement instrumentation was shown to alter a part of the measured photovoltage response. The photocurrent measurements using transimpedance amplifier and the presented electrical equivalent circuit were used to show that the photocurrent measurements have no significant effect on the photoelectric response. The photocurrent was shown to be a derivate of the photovoltage response measured from the dry BR sensor when it was compared to the response measured with a voltage amplifier. This confirmed that another part of the photovoltage response was not affected by the measurement instrumentation. The time-variant behavior of the dry BR sensor was confirmed in both the photocurrent and the photovoltage measurements. This was caused by the fact that the capacitance of the dry BR sensor changes with the excitation light intensity.

DETERMINACIÓN DE MEDIOS DE CULTIVO Y PH PARA LA MASIFICACIÓN in vitro DE CEPAS DE Suillus luteus Aubl. ASOCIADAS A Pinus radiata D. Don Y Scleroderma citrinum Pers. ASOCIADAS A Eucalyptus globulus Labill. DE LA REGIÓN DEL BIOBÍO, CHILE

El uso de agentes biológicos en la producción en vivero ha aflorado como un elemento que permite no sólo mejorar la calidad morfológica y fisiológica de las plantas, sino que también posibilitar un mayor éxito en el ámbito silvicultural de una plantación. Estos agentes biológicos requieren de un ambiente óptimo para crecer, asociarse y reproducirse. El objetivo de este estudio fue determinar la dependencia del pH y el medio de cultivo en el crecimiento in vitro de distintas cepas de Suillus luteus y Scleroderma citrinum asociadas a Pinus radiata y Eucalyptus globulus, respectivamente. El estudio se realizó en condiciones controladas de temperatura y humedad, disponiendo los inóculos en placas Petri con diferentes medios cultivo, evaluando parámetros de crecimiento y biomasa a los 38 días para S. luteus y 105 días para S. citrinum. Los resultados indican que tanto el medio de cultivo, el pH del medio, así como las cepas de cada especie estudiada, son determinantes en las respuestas de crecimiento de los hongos ectomicorrícicos in vitro evaluados. Las cepas de S. luteus se desarrollaron adecuadamente en un medio de cultivo con abundancia de nutrientes (BAF, MMN) como en baja presencia de ellos (EMA), y con pH más bien ácido (4,8 y 5,8). Por otro lado, las cepas de S. citrinum presentaron, para los mismos ambientes, un desarrollo inferior y lento, no obstante, la cepa Sc8 se reprodujo de forma óptima y rápida bajo un medio de cultivo BAF y con un pH moderadamente ácido de 5,8.